Dissertações em Engenharia Química (Mestrado) - PPGEQ/ITEC
URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2309
O Mestrado Acadêmico iniciou-se em 1992 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química (PPGEQ) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).
Navegar
Navegando Dissertações em Engenharia Química (Mestrado) - PPGEQ/ITEC por Orientadores "ARAÚJO, Marilena Emmi"
Agora exibindo 1 - 5 de 5
- Resultados por página
- Opções de Ordenação
Dissertação Acesso aberto (Open Access) Determinação de parâmetros de transferência de massa do processo de extração supercrítica(Universidade Federal do Pará, 2013-03-01) SANTANA, Ádina Lima de; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065; ARAÚJO, Marilena Emmi; http://lattes.cnpq.br/8983914018546682A extração com fluido supercrítico de materiais líquidos e sólidos despertou o interesse para aplicações industriais nas últimas décadas, mais particularmente sob o conceito de química verde e biorrefinarias, portanto é fundamental que se faça uma modelagem desse processo a fim de otimizar as condições operacionais e simular o processo. O objetivo geral deste trabalho consiste na determinação de parâmetros de transferência de massa do processo de extração supercrítica de matriz sólida, empregando o dióxido de carbono como solvente, a partir de dados cinéticos de extração e na avaliação sistemática de cinco modelos matemáticos para descrever as cinéticas de extração dos óleos da polpa e da casca do buriti, do óleo de açaí de da oleoresina de cúrcuma, medidas no Laboratório de Extração Supercrítica, da Faculdade de Engenharia Química (UFPA), a fim de contribuir para o estudo de ampliação de escala e análise de custo de produção. Foram avaliados os modelos de Tan e Liou, Goto et al. (1993), Martinez et al. (2003), Esquível et al. (1999), e Sovová (1994). A modelagem das cinéticas de extração foi realizada utilizando aplicativos computacionais desenvolvidos e validados neste trabalho a partir de diferentes dados experimentais publicados na literatura. Diante de 40 cinéticas medidas com diferentes equipamentos de extração, configurações de leito, tipos de matérias primas, preparo dos materiais, pressão e temperatura e outros parâmetros de processo (com destaque ao rendimento global e a vazão de solvente), foi construído um panorama dos resultados acerca da capacidade dos modelos de transferência de massa em descrever as mais diferentes curvas globais de extração. De forma geral, os modelos de Goto et al. (1993) e Sovová (1994) apresentaram as melhores previsões aos dados experimentais das matérias primas tratadas neste trabalho com menores valores de quadrado, erros relativo, faixa de erro e desvios padrão e valores de R2 próximos da unidade.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Modelagem e simulação de processos de separação a altas pressões: aplicações com Aspen hysys(Universidade Federal do Pará, 2014) CUNHA, Vânia Maria Borges; MACHADO, Nélio Teixeira de; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065; ARAÚJO, Marilena Emmi; http://lattes.cnpq.br/8983914018546682Neste trabalho, foi elaborada uma base de dados de parâmetros de interação binária de diferentes regras de mistura, para as equações de estado de Soave-Redlich-Kwong (SRK) e Peng-Robinson (PR), a partir de dados experimentais de sistemas binários e multicomponentes de hidrocarbonetos, N2, CO2, água, β-caroteno, etanol, acetona e metanol, com objetivo de aplicar em simulações com o Aspen Hysys aos processos de fracionamento do gás natural em um processo de turbo-expansão simplificado; de fracionamento de óleo, gás e água, em separador trifásico, de extração com CO2 supercrítico de acetona de uma solução aquosa e de β-caroteno de uma solução aquosa, em coluna de multiestágios em contracorrente. De modo geral, não ocorreram diferenças significativas na predição do equilibro de fases dos sistemas binários estudados, para ambas as equações, com as regras de mistura quadrática, Mathias-Klotz-Prausnitz (MKP) com dois e três parâmetros. Cabe destacar que a regra de mistura MKP com 3 parâmetros de interação binária apresentou os menores erros absolutos para os sistemas binários de hidrocarbonetos e CO2/ hidrocarbonetos. Para os ajustes de dados de equilíbrio dos sistemas multicomponentes de hidrocarbonetos, a equação de SRK combinada com a regra de mistura quadrática com 2 parâmetros de interação binária, foi a que apresentou os menores erros médios para os sistemas ternários e para o sistema com 5 componentes em ambas as fases. No estudo de caso do separador trifásico a equação de SRK com a regra de mistura RK-Aspen foi a que apresentou a maior separação da fase aquosa de todas as simulações (285,68 kg/h) contra 256,88 kg/h para a equação SRK, 249,81 kg/h para a equação PR e 152,90 kg/h para a equação PRSV, confirmando a grande influência do uso da matriz de parâmetros de interação binária determinada neste trabalho, com destaque para os parâmetros que representam as interações entre os hidrocarbonetos com a água. Os resultados das simulações com a planta simplificada de turbo-expansão estão de acordo com a análise descrita na literatura, apresentando as seguintes taxas de recuperação de etano: 84,045% para PRSV, 84,042% para SRK, 84,039% para TST e PR e 83,98% para RKAspen. O produto final da simulação publicada na literatura para o fracionamento de uma solução aquosa de acetona utilizando o processo de extração com CO2 supercrítico consistiu na corrente de saída do fundo da coluna de destilação a 65 atm (6586 kPa), com uma composição de 67,67 % de CO2 (74,3 kg/h), 31,11% de acetona (34,15 kg/h) e 1,21% (1,33 kg/h) de água em base mássica. Na simulação com o Aspen Hysys a corrente de saída da coluna de destilação foi submetida a um conjunto de separadores flash para a separação do CO2 atingindo a recuperação de 27 kg/h de acetona em três correntes (11,14 e 15) com menos de 5 kg/h residuais de CO2 e 0,8 kg/h de água. O fracionamento da solução aquosa de β- caroteno foi simulado com o Aspen Hysys, com uma coluna de múltiplos estágios em contracorrente e um separador flash vertical para a separação do CO2. As simulações convergiram com, no mínimo, cinco estágios. Foi obtida uma corrente de fundo (produto) do separador flash com 97,83% de β-caroteno contra 89,95% em massa, para a simulação de um extrator de um único estágio publicada na literatura.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Modelagem e simulação de sistemas multicomponentes a altas pressões aplicada a separação de compostos bioativos(Universidade Federal do Pará, 2014-04-30) SILVA, Welisson de Araújo; ARAÚJO, Marilena Emmi; http://lattes.cnpq.br/8983914018546682Grandes aplicações utilizando fluidos supercríticos relacionados ao fracionamento de produtos naturais têm sido estudadas nas últimas décadas. Este trabalho teve como objetivo a modelagem termodinâmica do equilíbrio de fases de sistemas binários e multicomponentes de constituintes relacionados a indústria de óleos vegetais (ácidos graxos, triglicerídeos, esqualeno, α-tocoferol e ésteres etílicos e metílicos de ácidos graxos) com dióxido de carbono supercrítico, utilizando as equações de estado cúbicas de Soave-Redich-Kwong (SRK) e Peng-Robinson (PR) com as regras de mistura Quadrática e de Mathias-Klotz-Prausnitz, para construir uma base de dados de parâmetros de interação binária entre estes constituintes e entre estes constituintes com o dióxido de carbono, com destaque para as interações relacionadas aos compostos bioativos. As equações de PR e SRK mostraram eficiência na correlação dos dados de equilíbrio dos sistemas binários. Para a maioria dos sistemas binários o ajuste dos dados experimentais com as regras de mistura com dois parâmetros de interação binária obtiveram bons resultados e equivalentes quando comparados com as regras de mistura com três parâmetros. Para sistemas multicomponentes, quando a correlação dos dados experimentais com o programa PE, empregando ambas as equações com a regra de mistura quadrática obteve convergência, foram obtidos melhores resultados para descrição do equilíbrio de fases e para a representatividade da análise termodinâmica da separação através dos coeficientes de distribuição. Para o sistema CO2 (1)/Ácido Oleico (2)/Ácido Linoleico (3) a predição do equilíbrio com a utilização de uma matriz de parâmetros de interação de sistemas binários se mostrou equivalente em relação ao uso de parâmetros de interação de sistemas multicomponentes. Em relação ao sistema CO2 (1)/ Metil Miristato (2)/ Metil Palmitato (3) os resultados obtidos a partir do cálculo do equilíbrio utilizando a matriz de parâmetros de interação de sistemas binários, quanto com os parâmetros de interação do sistema multicomponente, apresentaram desvios médios semelhantes para a temperatura de 323,15K. Para o sistema CO2 (1)/ Esqualeno (2)/ Trioleína (3)/ Ácido Oleico (4), os melhores resultados foram obtidos pela regra de mistura Quadrática com os parâmetros de interação do sistema multicomponentes. Em relação ao sistema PFAD0 (CO2 (1)/ Ácido Oleico (2)/ Ácido Palmítico (3)/ Esqualeno (4), os resultados obtidos utilizando a matriz de parâmetros de interação de sistemas binários mostraram desvios médios abaixo de 8%. O cálculo do ELV para o sistema CO2 (1)/ Metil Miristato(2)/ Metil Palmitato (3)/ Metil Oleato (4)/ Metil Estearato(5) ,com os programas PE2000 e EDEflash utilizando a EDE SRK com a regra de mistura Quadrática, utilizando a matriz de parâmetros de interação obtidos de sistemas binários mostraram resultados similares. Em relação ao sistemas multicomponente CO2 (1)/ Etil Palmitato (2)/ Etil Estearato (3)/ Etil Oleato (4)/ Etil Linoleato (5) (ésteres etílicos do óleo de dendê), a predição do ELV, utilizando a matriz de parâmetros de interação dos sistemas binários, ajustados com a EDE SRK combinada com a regra de mistura Quadrática, apresentaram resultados com desvios abaixo de 4%, em ambas as fases, para a isoterma de 333,15 K.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Simulação da separação e purificação do biodiesel de óleo de palma com CO2 supercrítico(Universidade Federal do Pará, 2016-07-11) GONÇALVES, Aline Lobato; ARAÚJO, Marilena Emmi; http://lattes.cnpq.br/8983914018546682O biodiesel tem atraído atenção crescente em todo o mundo nos últimos anos. A produção de biodiesel a partir de biomassa envolve etapas de separação e purificação. Nessas etapas, o método geralmente utilizado, a lavagem aquosa, possui desvantagens como a grande geração de efluentes líquidos e formação de emulsões. O objetivo deste trabalho é investigar a purificação de biodiesel utilizando o dióxido de carbono, que nas condições supercríticas apresenta propriedades capazes de separar a fase glicérica da fase esterificada (biodiesel), gerando produtos de maior qualidade e menor gasto com tratamento de efluentes. Neste estudo foram realizadas duas simulações para análise e investigação da purificação do biodiesel de óleo de palma bruto. Ambas configurações desenharam o projeto do processo de maneira convencional, via rota etílica por catálise básica até a etapa de reação. O “caso 1” utilizou uma coluna de destilação fracionada para a separação do excesso de etanol e uma coluna de extração líquido-líquido empregando água como solvente, para a separação do glicerol. O “caso 2” aplicou uma coluna de fracionamento em contracorrente, utilizando, para a etapa de separação do glicerol, dióxido de carbono supercrítico como solvente e, para a separação do excesso de etanol, um vaso flash na purificação final do biodiesel. O simulador utilizado foi o Aspen HYSYS V8.4 que através de parâmetros binários, ajustados com as equações de estado de Soave-Redlich-Kwong (SRK) e Redlich-Kwong-Aspen (RK-ASPEN) para os sistemas de estudo, executou as simulações de forma adequada. O CO2 supercrítico mostrou-se eficiente na separação do glicerol, haja vista que o biodiesel produzido com esta tecnologia de purificação atendeu as principais normas da ANP.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Simulação do fracionamento em coluna em contracorrente de óleo de peixe e de solução aquosa com dióxido de carbono supercrítico(Universidade Federal do Pará, 2015-08-11) SILVA, Marcilene Paiva da; ARAÚJO, Marilena Emmi; http://lattes.cnpq.br/8983914018546682Este trabalho teve como objetivo geral a simulação com o Aspen Hysys, do processo de fracionamento utilizando dióxido de carbono supercrítico, em colunas de multiestagios em contracorrente de solução aquosa de etanol e de óleo de peixe, empregando equações de estado cúbicas com os parâmetros de interação binária extraídos de uma base de dados de parâmetros, previamente elaborada com diferentes regras de mistura, para as equações de estado de Soave-Redlich-Kwong (SRK), Peng-Robinson (PR), suas respectivas modificadas e Redlich-Kwong- Aspen (RK-Aspen), a partir de dados experimentais de sistemas binários de ésteres etílicos e metílicos, ésteres de ácidos graxos de óleo de peixe, biocompostos, sistemas aquosos e componentes minoritários de óleos vegetais. De modo geral, não ocorreram diferenças significativas na predição do equilibro de fases para todas as equações de estado utilizadas com as regras de mistura Quadrática, Mathias-Klotz-Prausnitz (MKP) com 2 e 3 parâmetros, KM1 com 3 parâmetros e RK-Aspen com 2 e 4 parâmetros. Cabe destacar que a regra de mistura RK-Aspen com 4 parâmetros de interação binária apresentou os menores erros absolutos para a maioria dos sistemas estudados. No simulador foi utilizada a equação de estado de Redlich-Kwong-Aspen como pacote termodinâmico, com as regras de mistura RK-Aspen. As simulações a pressão de 140 e 145 bar e 60°C para as composições P1 e P8 mostraram que o aumento da concentração de (eC20:53) e (eC22:63) ocorreu as custas do consumo de solvente (dióxido de carbono), ou seja, com o aumento da relação S/F, atingindo 85,67 % para S/F= 200 para a composição P1 e 70,61% para S/F=150 para a composição P8. Os resultados das simulações deste trabalho a 145 bar e 60°C, com as relações S/F de 70, 90, 110 e 130, utilizando diferentes composições de óleo de peixe, apresentaram rendimento em fluxo de rafinado superior em relação a coluna simulada na literatura, no Aspen Plus com a equação de Peng-Robinson, para todas as relações de S/F. Quanto a qualidade de recuperação dos compostos de interesse (eC20:53 e eC22:63), ambas as simulações apresentaram desempenho similares. Para o processo de fracionamento de soluções aquosas foram realizadas a pressão de 101 bar e temperatura de 333 K. Os resultados mostraram que as simulações reproduziram os experimentos na maioria das condições operacionais em escalas de laboratório, piloto e industrial publicados na literatura.